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Laserbasierter Messaufbau zur Bestimmung der thermischen Transporteigenschaften von Dünnschichten und Nanostrukturen

26.11.2014

Die Wärmeleitungseigenschaften dünner Schichten sind für verschiedene technische Anwendungen von großer Bedeutung, zum Beispiel für die effiziente Kühlung elektronischer Komponenten. An der PTB wurde nun ein sogenanntes Zeitbereichsreflektometer aufgebaut, mit dem die thermischen Eigenschaften von Dünnschichten und Nanostrukturen untersucht werden können.

Der neue Messaufbau nutzt ultrakurze optische Pulse im Femtosekundenbereich, mit denen eine auf der Materialprobe abgeschiedene  100 nm dicke Absorptionsschicht aus Aluminium extrem schnell aufgeheizt wird. Durch die Temperaturänderung ändert sich auch die Reflektivität der Aluminiumschicht. Diese zeitliche Reflektivitätsänderung und damit auch der zeitliche Verlauf der Temperatur der Absorptionsschicht werden mit einem zweiten, zeitlich versetzten Femtosekundenpuls mit einer anderen Wellenlänge gemessen. Durch Vergleich mit einem Modell der thermischen Diffusion durch die Probe können aus den gemessenen Temperaturkurven nun die wichtigen thermischen Eigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit der Probe bestimmt werden. Das Zeitbereichsreflektometer hat eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung und eignet sich damit auch gut für die Untersuchung der thermischen Eigenschaften neuer Materialien, z.B. magnetischer Multilagen.


 

 

Ansprechpartner: H. Yang
Fachbereich 2.5: Halbleiterphysik und Magnetismus